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Hélice-vuelta-hélice

El represor λ del bacteriófago lambda emplea dos motivos de hélice-giro-hélice (izquierda; verde) para unirse al ADN (derecha; azul y rojo). La proteína represora λ en esta imagen es un dímero .

El dominio de unión a ADN (DBD) es un dominio de unión a ADN . El dominio de unión a ADN ( DBD ) es un motivo estructural principal capaz de unirse al ADN . Cada monómero incorpora dos hélices α , unidas por una cadena corta de aminoácidos , que se unen al surco mayor del ADN. El motivo HTH se encuentra en muchas proteínas que regulan la expresión génica . No debe confundirse con el motivo hélice-bucle-hélice . [1]

Descubrimiento

El descubrimiento del motivo hélice-giro-hélice se basó en similitudes entre varios genes que codifican proteínas reguladoras de la transcripción del bacteriófago lambda y Escherichia coli : Cro, CAP y λ repressor , que se encontró que comparten una secuencia común de 20 a 25 aminoácidos que facilita el reconocimiento del ADN. [2] [3] [4] [5]

Función

El motivo hélice-giro-hélice es un motivo de unión al ADN. El reconocimiento y la unión al ADN por parte de las proteínas hélice-giro-hélice se realiza mediante las dos hélices α, una ocupando el extremo N-terminal del motivo, la otra en el extremo C-terminal . En la mayoría de los casos, como en el represor Cro, la segunda hélice contribuye más al reconocimiento del ADN, y por eso a menudo se la llama "hélice de reconocimiento". Se une al surco mayor del ADN a través de una serie de enlaces de hidrógeno y varias interacciones de Van der Waals con bases expuestas . La otra hélice α estabiliza la interacción entre la proteína y el ADN, pero no juega un papel particularmente importante en su reconocimiento. [2] La hélice de reconocimiento y su hélice precedente siempre tienen la misma orientación relativa. [6]

Clasificación de los motivos hélice-giro-hélice

Se han realizado varios intentos para clasificar los motivos hélice-giro-hélice en función de su estructura y la disposición espacial de sus hélices. [6] [7] [8] A continuación se describen algunos de los tipos principales.

Dielicoide

El motivo hélice-giro-hélice di-helicoidal es el motivo hélice-giro-hélice más simple. Se descubrió que un fragmento del homeodominio Engrailed que abarca solo las dos hélices y el giro es un dominio proteico de plegamiento independiente ultrarrápido. [9]

Tri-helicoidal

Un ejemplo de este motivo se encuentra en el activador transcripcional Myb . [10]

Tetrahelicoidal

El motivo tetra-helicoidal hélice-giro-hélice tiene una hélice C-terminal adicional en comparación con los motivos tri-helicoidales. Estos incluyen el dominio HTH de unión al ADN de tipo LuxR que se encuentra en los factores de transcripción bacterianos y el motivo hélice-giro-hélice que se encuentra en los represores TetR . [11] También existen versiones multihelicoidales con hélices adicionales. [12]

Hélice-vuelta-hélice alada

El motivo hélice-giro-hélice alada (wHTH) está formado por un haz de 3 hélices y una lámina beta de 3 o 4 hebras (ala). La topología de las hélices y las hebras en los motivos wHTH puede variar. En el factor de transcripción ETS, el wHTH se pliega en un motivo hélice-giro-hélice sobre una estructura de lámina beta antiparalela de cuatro hebras dispuesta en el orden α1-β1-β2-α2-α3-β3-β4 donde la tercera hélice es la hélice de reconocimiento de ADN . [13] [14]

Otros motivos de hélice-giro-hélice modificados

Otros derivados del motivo hélice-giro-hélice incluyen el dominio de unión al ADN que se encuentra en MarR, un regulador de la resistencia a múltiples antibióticos , que forma una hélice-giro-hélice alada con una hélice alfa C-terminal adicional. [8] [15]

Véase también

Referencias

  1. ^ Brennan RG, Matthews BW (febrero de 1989). "El motivo de unión al ADN hélice-giro-hélice". The Journal of Biological Chemistry . 264 (4): 1903–6. doi : 10.1016/S0021-9258(18)94115-3 . PMID  2644244.
  2. ^ ab Matthews BW, Ohlendorf DH, Anderson WF, Takeda Y (marzo de 1982). "Estructura de la región de unión al ADN del represor lac inferida a partir de su homología con el represor cro". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 79 (5): 1428–32. Bibcode :1982PNAS...79.1428M. doi : 10.1073/pnas.79.5.1428 . PMC 345986 . PMID  6951187. 
  3. ^ Anderson WF, Ohlendorf DH, Takeda Y, Matthews BW (abril de 1981). "Estructura del represor cro del bacteriófago lambda y su interacción con el ADN". Nature . 290 (5809): 754–8. Bibcode :1981Natur.290..754A. doi :10.1038/290754a0. PMID  6452580. S2CID  4360799.
  4. ^ McKay DB, Steitz TA (abril de 1981). "La estructura de la proteína activadora del gen del catabolito a una resolución de 2,9 A sugiere la unión al ADN-B levógiro". Nature . 290 (5809): 744–9. Bibcode :1981Natur.290..744M. doi :10.1038/290744a0. PMID  6261152. S2CID  568056.
  5. ^ Pabo CO, Lewis M (julio de 1982). "El dominio de unión al operador del represor lambda: estructura y reconocimiento de ADN". Nature . 298 (5873): 443–7. Bibcode :1982Natur.298..443P. doi :10.1038/298443a0. PMID  7088190. S2CID  39169630.
  6. ^ ab Wintjens R, Rooman M (septiembre de 1996). "Clasificación estructural de los dominios de unión al ADN de HTH y modos de interacción proteína-ADN". Journal of Molecular Biology . 262 (2): 294–313. doi :10.1006/jmbi.1996.0514. PMID  8831795.
  7. ^ Suzuki M, Brenner SE (septiembre de 1995). "Clasificación de dominios de unión al ADN multihelicoidal y aplicación para predecir las estructuras DBD del factor sigma, LysR, OmpR/PhoB, CENP-B, Rapl y Xy1S/Ada/AraC". FEBS Letters . 372 (2–3): 215–21. Bibcode :1995FEBSL.372..215S. doi :10.1016/0014-5793(95)00988-L. PMID  7556672. S2CID  3037519.
  8. ^ ab Aravind L, Anantharaman V, Balaji S, Babu MM, Iyer LM (abril de 2005). "Las múltiples caras del dominio hélice-giro-hélice: regulación de la transcripción y más allá". FEMS Microbiology Reviews . 29 (2): 231–62. doi :10.1016/j.femsre.2004.12.008 (inactivo 2024-04-26). PMID  15808743.{{cite journal}}: CS1 maint: DOI inactivo a partir de abril de 2024 ( enlace )
  9. ^ Religa TL, Johnson CM, Vu DM, Brewer SH, Dyer RB, Fersht AR (mayo de 2007). "El motivo hélice-giro-hélice como un dominio de plegamiento independiente ultrarrápido: la vía de plegamiento del homeodominio Engrailed". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 104 (22): 9272–7. Bibcode :2007PNAS..104.9272R. doi : 10.1073/pnas.0703434104 . PMC 1890484 . PMID  17517666. 
  10. ^ Ogata K, Hojo H, Aimoto S, Nakai T, Nakamura H, Sarai A, Ishii S, Nishimura Y (julio de 1992). "Estructura de la solución de una unidad de unión al ADN de Myb: un motivo relacionado con hélice-giro-hélice con triptófanos conservados que forman un núcleo hidrofóbico". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 89 (14): 6428–32. Bibcode :1992PNAS...89.6428O. doi : 10.1073/pnas.89.14.6428 . PMC 49514 . PMID  1631139. 
  11. ^ Hinrichs W, Kisker C, Düvel M, Müller A, Tovar K, Hillen W, Saenger W (abril de 1994). "Estructura del complejo represor Tet-tetraciclina y regulación de la resistencia a los antibióticos". Science . 264 (5157): 418–20. Bibcode :1994Sci...264..418H. doi :10.1126/science.8153629. PMID  8153629.
  12. ^ Iwahara J, Clubb RT (noviembre de 1999). "Estructura de la solución del dominio de unión al ADN de Dead ringer, un dominio de interacción rico en AT específico de secuencia (ARID)". The EMBO Journal . 18 (21): 6084–94. doi :10.1093/emboj/18.21.6084. PMC 1171673 . PMID  10545119. 
  13. ^ Donaldson LW, Petersen JM, Graves BJ, McIntosh LP (enero de 1996). "Estructura de la solución del dominio ETS de Ets-1 murino: un motivo de unión al ADN de hélice-giro-hélice alado". The EMBO Journal . 15 (1): 125–34. doi :10.2210/pdb1etc/pdb. PMC 449924 . PMID  8598195. 
  14. ^ Sharrocks AD, Brown AL, Ling Y, Yates PR (diciembre de 1997). "La familia de factores de transcripción del dominio ETS". Revista internacional de bioquímica y biología celular . 29 (12): 1371–87. doi :10.1016/S1357-2725(97)00086-1. PMID  9570133.
  15. ^ Alekshun MN, Levy SB, Mealy TR, Seaton BA, Head JF (agosto de 2001). "La estructura cristalina de MarR, un regulador de la resistencia a múltiples antibióticos, con una resolución de 2,3 A". Nature Structural Biology . 8 (8): 710–4. doi :10.1038/90429. PMID  11473263. S2CID  19608515.

Lectura adicional

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